基于微地震约束的多尺度复杂压裂缝网自动反演新方法

水平井多级压裂是实现页岩气藏有效动用的关键技术。然而,大规模体积压裂形成的缝网由不同尺度的压裂主缝和次生裂缝构成,裂缝的分布情况及其参数难以确定。为此,以微地震监测数据作为先验约束,建立考虑微地震湿事件区域与监测灵敏度的多尺度离散裂缝参数模型,再通过嵌入式离散裂缝方法建立正演模型,利用集合卡曼滤波方法自动反演确定多尺度离散裂缝的位置与渗透率等属性参数。研究结果表明:①反演并确定验证模型的多尺度离散裂缝参数,参数均收敛到真实值附近,与前验统计矩相比,参数的不确定性明显下降,产量预测符合率显著提高;②通过定产气量拟合井底流压,反演并确定了实际压裂水平井模型微地震有效区域及缝网参数,拟合阶段与预测阶段井底流压符合率分别提高了75.7%和82.4%;③反演得到的裂缝有效长度是微地震事件点显示裂缝长度的1/2~2/3,表明微地震数据与裂缝参数的不确定性较高;④微地震监测灵敏度的后验值为3.59,说明可能有大量压裂激发的微地震事件没有反映在监测数据中。结论认为,该方法可有效反演并确定微地震约束下的多尺度复杂压裂缝网参数,并可适应具有较高不确定性的微地震数据和缝网模型。

水平井压裂裂缝监测的井下微地震技术

压裂时裂缝产生和扩展的过程中,会产生沿地层传播的微型地震波,采用合适的接收仪器接收该地震波,通过分析就能确定裂缝的几何尺寸等参数。井下微地震裂缝监测技术是运用该原理发展而来的一种行之有效的裂缝监测技术,运用该技术监测大庆油田一口水平井压裂。结果表明,压裂过程中形成了一条涵盖整个产层的对称缝,缝长158m,缝高46m,裂缝方位为N37°E,与FracproPT软件模拟结果一致。通过分析监测结果,可为该地区优化压裂设计与施工、制定合理开发方案等方面提供借鉴。

微裂缝发育储层分段压裂水平井裂缝参数预测

目前对微裂缝发育储层实施水平井分段压裂改造后的裂缝监测手段普遍存在监测精度低、成本高、现场实施难度大等缺点,亟需找到一种方便、快捷、现场适用的解释手段和方法。基于微裂缝发育储层多段压裂水平井三线性渗流规律,建立了多段压裂水平井渗流模型,进行Laplace变换,推导得到微裂缝发育储层多段压裂水平井不同特征流动段产量公式,并利用现场油井日常生产数据,分析产量变化曲线不同特征段的特点,求解得到了微裂缝发育储层多段压裂水平井裂缝参数(人工裂缝长度、人工裂缝导流能力和天然微裂缝区渗透率)。将模型计算得到的裂缝参数分别与3口水平井的现场微地震监测解释结果进行对比,验证了模型的正确性。研究结果表明:模型计算人工裂缝导流能力与真实值相对误差为1.9%,模型计算人工裂缝长度与微地震监测解释结果基本一致。该方法解释出的多段压裂水平井压后裂缝参数多、方便快捷、准确性高、局限性小,适合油田现场大规模推广应用,对微裂缝发育储层多段压裂压后效果评价、指导增产设计具有重要意义。

吉林探区X水平井青一段压裂微地震监测解释实例

为了准确解释微地震事件的时空分布特征,综合评价压裂改造效果,精细认识储层性质,针对微地震监测解释数据不够综合以及吉林探区X水平井微地震监测压裂评价的需求,综合微地震信号时差特征、震级属性、储层沉积特征、砂体展布特征、三维地震数据和测井解释数据等资料,对微地震监测结果进行解释,准确评价压裂改造效果,总结微地震与储层的关系。研究结果表明:宏观上,X水平井压裂裂缝方向与砂体展布方向基本一致,且靠近物源一侧压裂裂缝长,微地震事件数量多,说明X水平井压裂裂缝受储层沉积和砂体展布特点控制;局部上,X井压裂裂缝的长度非对称性和方向变化大,精细描述了储层的横向非均质性,说明压裂裂缝长的位置储层脆性高,泥质含量更低,利于压裂。纵向上,压裂裂缝高度偏大,说明X井目的层上下的大套泥岩层没有起到纵向阻挡作用;测井解释成果显示的油气富集区域压裂缝网规模相对更大,微地震事件数量相对更多,微地震震级相对更大。该研究结果对该探区后期井位部署和压裂具有指导意义。

水力压裂微地震监测的震源机制反演方法应用研究

微地震监测是了解井下水力压裂效果的重要手段,震源机制的矩张量反演是了解压裂过程中裂缝破裂情况的主要工具。采用广义反透射系数方法正演理论地震记录,用矩张量描述震源属性,求解观测记录和矩张量的线性方程组,反演出震源机制解,并得到水力压裂所产生裂缝的方位和倾角等参数,为压裂裂缝的解释和压裂效果评价提供依据。理论模型和实际微地震资料的正、反演结果证明了方法的有效性。

微地震双差定位成像技术及煤层水力压裂的应用

在煤层气水力压裂工程中,微地震传感器记录的数据不仅包含了震源位置信息,同时还携带了弹性波旅行途经的地层速度结构信息等。利用双差定位成像方法对煤层气开采水力压裂微地震监测数据进行反演处理,可在确定地层裂缝位置的同时获得地层岩石弹性速度空间分布特征信息。首先,基于地震波射线理论,介绍了经典双差震源定位的基本算法可获得消除地层速度结构扰动影响的、具有较高精度的震源位置解,并以此阐述了双差定位成像算法;其次,根据煤层气的赋存条件构建了4层水平层状介质地质模型,模拟符合微地震震源空间分布和激发时间的弹性波场,采用以钻孔井口为中心的“五星”加“两环”观测系统记录数据,分析表明双差定位成像方法的微地震事件定位和地层速度层析成像结果较优于传统方法;最后,对实际煤层水力压裂微地震监测数据进行应用实践,获得微地震事件的空间和时间分布规律等,结合水力压裂施工参数不仅可以获得煤层水力压裂裂缝空间延伸扩张展布特征和局部地层速度结构,也可以推测煤层天然存在的裂缝发育方向和地应力的分布特征等。由于双差定位成像不受弹性波射线路径速度非均匀性的影响,获得微地震事件周围地层速度结构成像,较高的定位计算精度有利于对微地震波旅行路径的地层速度结构较好成像。

微地震监测技术在暂堵压裂工艺中的应用

暂堵压裂工艺在三叠系油藏的推广试验已取得实际成效,但各实施区块尚未针对性开展井下裂缝监测以明确压裂裂缝是否转向,导致该工艺的实施缺乏一定的技术支持和依据。对此,2015年在具有代表性的D1油藏实施井中微地震裂缝监测5口,笔者通过对测试资料的分析,详细描述了压裂过程中裂缝产状、形态、走向等裂缝参数,明确了通过暂堵压裂工艺能够实现裂缝转向、开启地层微裂缝,验证了通过控制堵剂投加时机来优化主向缝延伸规模的设想,最后对升压幅度、泵注程序等工艺参数针对性的提出了优化方向。该研究成果使暂堵压裂工艺在三叠系油藏的设计思路得到实践证实,对同类油藏暂堵压裂设计及现场实施具有较好的指导意义。

对压裂裂缝监测结果的质疑及井网参数的改进

作为人工压裂缝监测的一种有效手段,微地震监测技术能够定量表征压裂裂缝的方位、缝高、缝长、缝宽,为水平井的井网参数设计和分段压裂参数的设计提供了有力的技术支撑。但是在实际应用过程中,存在着大量微地震解释结果与矿场分析结果相矛盾的情况,从矿场压裂施工曲线特征、压裂施工井口返液情况、重复压裂效果、水平井注采反应特征等方面与微地震定量解释结果进行对比分析,指出了缝高、缝长、缝宽等参数量化解释结果存在明显偏大的倾向,讨论了量化结果偏大产生的原因,提出了进一步对水平井井网和分段压裂参数进行优化的方向,优化后的实践结果验证了优化方向的正确性,参数优化后也提高了储量动用程度和采收率。

天然断裂带干扰下的复合暂堵压裂工艺参数优化

页岩气开发中,天然裂缝对储层改造体积影响较大,一方面天然裂缝利于形成复杂缝网;另一方面存在滤失及应力场改变。但在页岩气开发过程中天然裂缝带(断层)并不常见,断层与普通天然裂缝对水力裂缝影响存在差异,断层主要表现为强滤失和应力集中。因此,在施工过程中既要沟通断层,增大改造体积,又要避免断层引起的强滤失造成施工砂堵、超压等风险。针对断层形态、延伸方向等对暂堵材料进行实时参数优化,通过现场微地震事件点响应情况对封堵强度计算参数进行修正,最终形成了一套针对断层影响的复合暂堵压裂工艺。实践证明该工艺措施对控制断层影响有效且有助于形成复杂缝网。

井中微地震裂缝监测技术在涪陵页岩气田首次应用

日前,记者在涪陵页岩气公司技术中心了解到,一项新型微地震裂缝监测技术——井中微地震裂缝监测技术首次在涪陵页岩气田应用,为涪陵页岩气开发再添利器。以往,涪陵页岩气公司采用的是地面微地震裂缝监测技术,通过地面采集压裂引起的微小地震波,分析确定裂缝参数信息,描述裂缝破裂过程,评价压裂效果。而井中微地震裂缝监测技术与地面微地震裂缝监测技术相比,可以更近距离、更加准确、更加清晰地反映压裂过程中地层裂缝的缝长、缝高、裂缝实时延伸等情况,以便技术人员更精确分析研究地层改造情况,

压裂改造裂缝网络构建技术及其应用

微地震监测技术通过接收储层压裂改造时岩石破裂的震源信号获取破裂点的空间位置,但是如何基于监测结果刻画裂缝的空间展布形态则是微地震解释面临的一个技术难题。为此,首先研究了基于时距交会分析的无效压裂事件识别和基于“点缝”连接准则的裂缝网络构建技术,在此基础上建立了裂缝网络构建技术流程,并利用某压裂段的监测资料进行了方法测试,最后,利用该方法对某工区压裂井进行了裂缝网络构建,并结合地层属性特征对压裂改造效果进行了评价。最终形成了压裂改造裂缝网络构建技术,建立了微地震定位结果与裂缝网络之间的桥梁,通过无效事件识别,提高了裂缝网络的合理性。四川盆地某微地震地面监测资料裂缝网络构建应用结果表明,利用压裂改造裂缝网络构建技术所构建的裂缝网络能够直观展示裂缝空间展布形态及其复杂度,揭示裂缝生长发育过程,为结合储层特征进行压裂改造效果评价提供了可靠依据。

人工裂缝监测技术研究

水力压裂是开发低渗透油气藏的主要增产措施。压裂后形成的裂缝是低渗油藏油气的重要流通通道,裂缝参数是探究压裂成败及增产效果的重要因素。由于在地层产生的人工裂缝无法直观的观察,施工的成败就无法直接检验,因此对人工裂缝的监测就尤为必要。裂缝监测的方法主要可分为:直接的远场裂缝监测枝术、直接的近井筒监测枝术、间接监测方法。通过对各裂缝监测技术的原理、应用以及优缺点综合全面的调研以及对各种技术的对比,得出每种监测技术的适用条件,对现场实施裂缝监测具有一定的指导意义。

致密砂岩气藏水平井钻井、压裂完井设计及施工风险因素识别与控制

在油气藏的开发过程中,与直井相比,利用水平井技术能产生更好的经济效益。但是,水平井施工中的风险因素也更多,容易导致较低的施工成功率,因此,在水平井的应用过程中要采用几种相关的辅助技术,如实时监测技术,对施工过程及时进行调整,达到较理想的设计效果。通过对美国2个气田水平井技术应用的相关资料分析对比,指出了水平井技术的应用程度越来越高;通过对相关资料的列举讨论,阐明了致密砂岩气藏水平井的压裂完井综合方法,包括气藏模型的建立、方案设计过程、钻井与完井实施过程、风险因素识别与控制过程、产量分析及水相处理过程;通过开展大量的基础工作,可实现三个目的:更合理的方案、更合理的水平井段轨迹、成功率更高的压裂完井施工。

基于微地震监测技术的油田开发方案调整及效果——以辽河探区J2块为例

微地震监测技术是联系储层和压裂的桥梁和纽带.针对老油田精细开发的需求,开展基于微地震监测技术的油井压裂效果评价和开发方案调整应用研究,并形成技术流程.准确定位微地震事件基础上,定量描述压裂裂缝参数;综合研究区地质资料、井资料、压裂施工数据等解释压裂裂缝形成,并用生产数据验证,准确评价压裂改造效果;利用压裂裂缝纵向特征认识储层隔夹层的影响,指导水平井纵向位置优化,利用压裂裂缝平面特征指导水平井的井排、井距、方向设计.辽河探区J2块应用结果表明:J2-H1井压裂纵向动用跨度小,Ⅱ油组未得到有效改造,指导了Ⅱ、Ⅲ油组分两套层系开发且水平井部署在各油层组中部,提高储量动用程度;监测数据和周边井生产数据证实压裂缝长在100 m左右,单井对油藏改造规模有限,指导形成了大液量大排量压裂施工和多口水平井立体开发的方案.该研究成果支撑了J2块水平井体积压裂扩大试验和区块整体开发.

限流法压裂TCP射孔在织金煤层气井的应用

织金区块珠藏次向斜下煤组煤层作为该区煤层气井开发中的主力煤层,近年来,华东油气分公司共计部署10口井试验小井组进行整体评价,其中4口井进行了限流法压裂TCP射孔的试验。限流法压裂设计的关键是合理确定总射孔数和各层的射孔数,本文在综合考虑单井4层煤物性特征差异性的前提下,完成了TCP射孔方案的优化、施工,通过微地震裂缝监测,准确捕捉到了射孔事件的发生及压裂裂缝的监测。针对织金区块煤储层"三大"差异性的特点,限流法压裂TCP射孔技术具有很好的推广价值。